光线枪

一种控制器

光线枪是一种控制器。已有三代。第一代是红白机光线枪控制器【1984】，第二代是1993年研发发的，第三代是2006年研发成果。

第一代控制器

红白机光线枪控制器（1984年）

早期的光线枪游戏机台或玩具多半使用会发出光线的枪与能侦测光线的标靶所构成，不过电视游乐器所使用的屏幕本身并无法侦测光线，因此电视游乐器光线枪采用相反的设计，将光线侦测器装在枪口内部，以感应电视屏幕亮度的方式来反推瞄准的位置。

红白机光线枪采用了比较简单的方式，开枪时首先是让画面变黑，之后依序让目标物以白色区块方式显示在画面上，藉由枪口内部光线侦测器侦测到亮光的时间，来判定枪口击中哪个目标，当目标物不只1个的时候，则是透过二分搜寻法来缩短判定的过程。

由于上述方式并无法精确的判定枪口瞄准哪个点，而且目标物数量越多判定过程就越长，因此从SFC之后的电视游乐器光线枪多半改采更为精确的扫描线侦测方式。

第二代控制器

第2世代光线枪控制器（1993年）

以往作为电视屏幕主流的映像管屏幕，是以阴极射线管发射电子束照射屏幕表面的萤光物质，让萤光物质发出红绿蓝3原色的光，并让电子束由左至右从上到下以Z字型的轨迹扫过整个屏幕来构成完整的画面，类似打字时逐字换行拼凑出整页文章的模式。

扫描线侦测式光线枪就是利用侦测电子束扫瞄亮点的方式来掌握枪口瞄准位置。当玩家按下扳机时，电视游乐器就会让屏幕闪出纯白高亮度的感应画面，光线侦测器也会同步开始运作，侦测电子束扫瞄亮点通过枪口镜头的时间。之后电视游乐器只要从画面开始输出/输出结束/侦测到电子束扫瞄亮点的时间，就可以推算出枪口瞄准的位置。

由于光线枪的操作非常直觉简单，充分满足许多玩家梦寐以求的射击快感，因此推出后广受全球玩家欢迎，在枪枝文化源远流长的美国尤其热卖。后续包括SFC、PS、SS、DC、PS2、Xbox等游乐器也都推出了同类型的控制器，在PS/PS2上推出的GUNCON/GUNCON2光线枪并透过将影像讯号输入光线枪内部同步感测的方式来强化精确度。

由于扫描线侦测式光线枪是利用映像管特有的扫描成像方式来侦测瞄准位置，因此在会改变扫描频率的倍频电视，或是非扫描成像的液晶/电浆屏幕上并无法运作。

第2世代光线枪控制器原理

和我们想象的不同，光线枪不会射出光线，只能接收光线。在接收到光线后，光线枪会把枪口对准点的信号传回给游戏机，对应的软件就会告诉主机枪口所瞄准的位置在哪里。

那么软件又是怎么测量位置的呢？如果你仔细观察的话，当按下扳机后，无论枪口是否对着屏幕，屏幕上总会有一道闪光，而这道由软件控制发出的白色帧就是光枪测位的关键。在此之前我们还有必要先来看一下隔行扫描电视机的成像方式：

CRT电视中，扫描线是影像生成的方式。以NTSC为例，每次影像扫描时，在六十分之一秒内并非从头到尾连续扫描525条扫描线，而是只扫描一半，也就是262.5线，剩下一半在另外一个六十分之一秒时扫描。第一次扫描时只由上而下水平扫描奇数线，第二次扫描时扫描偶数线。二次扫描所生成的图场（Field）就结合成一幅完整的图像帧（Frame）。由于扫描时是以奇数、偶数扫描线做交替隔行扫描，所以叫隔行扫描。

按下扳机后，游戏软件控制主机发送一个全白色的帧，正如前面提到的，电视机显示这个白色帧是需要从上到下，从左往右扫描的，所以从这一帧扫描第一个点开始，到枪口收到白色光（注：尽管枪口看上去较大，但真正能接受光的感光机构可接受范围很小，所以它只会对准屏幕上很小的一块范围，这个范围略大于两行扫描线距离，可以认为其对准的是一个“点”）这个时间差T(pos)，就可以算出坐标位置，这里假定从屏幕到光线枪的光线传播时间为0。NTSC情况下一个隔行帧显示的时间是：0.0167秒 (60Hz)，这里为了方便大家理解计算过程，暂定理想状况：扫描线无消隐时间，帧无消隐时间，扫描线回扫时间为0，扫描线共480线（扫描线实际上是525条，但真正有成像能力的只有480线左右），水平点数为640。

所以每一行扫描线需要的扫描时间为 T(scanline)=0.0167/480,我们就可以计算出

垂直位置：

Y=Trunc(T(pos)/T(scanline))

水平位置：

X=(T(pos)-Y×T(scanline))/T(scanline)×640

如果把所有情况（扫描线消隐、回扫，有效扫描线等等）考虑到，计算过程要复杂很多，但是原理仍然基于上面de“理想状况”。

实际上，发送全白色帧之前，游戏机还会发射一帧全黑帧，这样可以去除游戏画面上高亮颜色的干扰。

简单的来说，光枪的工作原理就是：

抠下扳机――――线缆将信号传给主机――――软件命令电视机发出一个白色帧――――枪口将接受到的光信号传回给主机――――软件计算时间差从而算出位置――――命令电视机发出一个击中点――――如果刚好在目标上，那么恭喜，你击中了！

基于以上分析我们可以得出结论：

1,光枪对电视没有任何损害，因为它只接受光而非发射光。

2,光枪不能用在逐行电视上，因为逐行电视的成像原理和隔行电视完全不同，它是从屏幕图像第一条扫描线一直连续扫描到最后一条，而非先扫奇数条再扫描偶数条。当然更不能应用在加了电视卡的显示器以及液晶显示设备上了。实际上SEGA和NAMCO都已研制出对应逐行设备的光线枪系统，但由于造价昂贵，还不太可能出现于家用机上。

3,其他注意问题。a.光枪不能用在14寸以下的电视机上；b.对于某些老式电视机可能需要调低亮度和避开日光灯以提高定位精度；c.对于某些过扫描比例过大的电视机，边缘有可能射不到的情况是正常的，并非原装光枪的问题

第三代控制器

第3世代光线枪控制器（2006年）

在液晶屏幕逐渐成为电视屏幕主流之际，任天堂在Wii率先引进了大型电玩光线枪机台常用的红外线感应技术来克服这个难题，透过屏幕上/下方额外装设的红外线感应条两端所发出的红外线（肉眼无法察觉），来让Wii遥控器前端的红外线摄影机定位。

由于作为Wii标准控制器的Wii遥控器本身就具备了光线枪的功能，因此光线枪类型的游戏如雨后春笋般纷纷出笼，任天堂也顺势推出了安装后可让Wii遥控器更具枪战射击临场感的“Wii枪架”周边。后续NBGI也在PS3推出新一代光线枪“GUNCON3”，同样也是利用屏幕上方额外安装的2组红外线定位装置，让枪口的红外线摄影机定位。

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